JP6453484B2 - 気体圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、気体圧縮機に係り、インバータによる可変速制御を行う気体圧縮機に関する。

圧縮機は、圧縮機本体以外にも電動機や熱交換器など多数の部材より構成されるので、振動の観点から多数の振動モ−ドとそれに対応した固有振動数を持つ。例えば、特許文献１が開始するような回転速度を連続的に変えることのできる可変容量圧縮機では、回転速度が変化するので、ロ−タの回転周波数或いはその倍数が無数の値をとりえる。したがって、いずれかの回転速度で構造から決まる固有振動数で共振してしまう可能性が少なくない。構造体の剛性を変えたり、部材の質量を変えたりすること等で固有振動周波数の帯域を変化させたとしても共振する周波数が変わるだけで、共振の発生を完全に回避することは困難である。なお、共振は振動や騒音が激しくなるほか、共振している部材に無理な力が加わるために疲労が促進されるなど避けなければならない現象である。

この点、特許文献２は、共振する回転速度を含む幅のある回転禁止速度範囲を設け、回転禁止速度範囲の回転速度による吐出空気量が要求される時には、その回転禁止速度範囲よりも高い回転速度と低い回転速度の双方で交互に時分割回転させることで共振を回避することを開示する。特許文献２は、圧縮気体の吐出圧を一定圧に維持しつつ回転禁止速度帯域での回転状態を減少させ、圧縮機の信頼性向上に資するものである。

特開昭５５−１６４７９２号公報 特開平６−１９３５７９号公報

ところで、特許文献２は、所定の圧力を維持するためのインバータ制御運転において、当該所定圧力を得るための回転数が回転禁止速度範囲に含まれる場合、これを挟む高い及び低い回転速度帯域での運転を所定の時間間隔（時分割）で繰り返すこととなる。即ち両回転速度帯域に移行する度に、所定時間毎に回転禁止速度範囲を通過することから、時分割された所定時間毎に共振が発生する虞がある。
共振の発生を更に防止し、圧縮機の信頼性を向上する技術が望まれる。

上記課題を解決するために、例えば、請求の範囲に記載の構成を適用する。即ち気体を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、前記モータの回転速度を変化させるインバータと、前記圧縮機本体の下流に配置された逆止弁と、前記逆止弁の下流で負荷側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力に応じて前記インバータの出力する周波数を制御する制御装置とを有する圧縮機であって、前記制御装置が、前記周波数の加減制御により所定圧力の圧縮気体を生成・維持する制御を行うものであり、前記所定圧力の圧縮気体を生成する周波数が特定周波数を含む場合、前記圧力検出手段の検出圧力が、前記所定圧力よりも一定の圧力幅があり且つ当該特定周波数を含まない周波数に対応する圧力に達したときに前記インバータの出力周波数を増加又は減少するものである。

また、他の構成としては、気体を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、前記モータの回転速度を変化させるインバータと、前記圧縮機本体の下流に配置された逆止弁と、前記逆止弁より上流の圧縮気体を放気する放気手段と、前記逆止弁の下流で負荷側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力に応じて前記インバータの出力する周波数を制御する制御装置とを有する圧縮機であって、前記制御装置が、前記放気手段から圧縮気体を放気すると共に前記周波数を減少させて、所定圧力の圧縮気体を生成・維持する無負荷運転制御を行うものであり、
前記所定圧力の圧縮気体を生成する周波数が特定周波数を含む場合、前記圧力検出手段の検出圧力が、前記所定圧力よりも低いときに、前記所定圧力よりも一定の圧力幅があり且つ当該特定周波数を含まない周波数に増加し、その後、前記所定圧力より低い圧力を検出するまで当該周波数を維持するものである。

本発明によれば、インバータ制御によって所定圧力の圧縮気体を生成、維持する気体圧縮機において、共振する周波数を通過する回数を低減することができ、気体圧縮機の信頼性を大幅に向上させるこができる。
本発明の他の課題・構成・効果は、以下の記載から更に明らかとなる。

本発明を適用した実施例による空気圧縮機の構成を示す模式図である。 本実施例による負荷運転時の圧力と周波数の遷移の様を示すグラフである。 本実施例による負荷運転時に、回転禁止周波数範囲を含む場合の様示すグラフである。 本実施例による無負荷運転時の圧力と周波数の遷移の様を示すグラフである。 本実施例による無負荷運転時に、回転禁止周波数範囲を含む場合の様示すグラフである。 本実施例の負荷運転時の処理の様を示すフロー図である。 本実施例の無負荷運転時の処理の様を示すフロー図である。

以下、本発明を適用した実施例である空気圧縮機１について、図面に基づいて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示す。

図１に、空気圧縮機１の構成を模式的に示す。空気圧縮機１は、大気を吸気して圧縮空気を生成するものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく。その趣旨を逸脱しない範囲で、他の気体を圧縮・吐出する圧縮機にも適用することができる。

空気圧縮機１は、大気を吸気して圧縮空気を生成する圧縮機本体４、圧縮機本体４を駆動するモータ３、モータ３に供給する電力周波数を変更するためのインバータ２、圧縮機本体４により吐き出された圧縮空気が流れる配管９並びに１０、配管１０内の圧縮空気が圧縮機本体４に逆流するのを防止するための逆止弁６、圧縮機本体４の無負荷運転時に圧縮空気を大気に開放（放気）するための放気手段５、配管１０内又は配管１０に接続された貯留タンク（図示せず）に設置し、需要側（以下、「負荷側」という場合がある。）の圧縮空気圧を検出するための圧力検出手段７及びインバータ２を介してモータ３の回転数を可変速に制御する制御装置８を備える。なお、貯留タンクは必須の構成ではなく、配管１０を直接需要先の機器等に接続構成でもよい。

圧縮機本体４は、例えば１又は複数のスクリューロータを備えるスクリュー圧縮機である。モータ３の駆動に応じてロータが回転し、気体の吸気・圧縮・吐出を行う。なお、本発明はこれに限定するものではなく、スクロール、レシプロ、ベーン、クロー等種々の形式の圧縮機本体を適用することができる。また、本実施例では、圧縮作動室に液体（油や水）を供給しない所謂オイルフリー圧縮機を例とするが、本発明は給液式の圧縮機にも適用することができる。

放気手段５は、例えば電磁弁からなり、配管９からの分岐配管に配置される。放気手段５は、圧縮機本体４の負荷運転時には、弁を「閉」とし、無負荷運転時には弁を「開」として逆止弁６から上流の圧縮空気を大気に放気するようになっている。

ここで、負荷運転とは、負荷側が必要とする設定圧力をＰとした時、圧力検出手段７の検出圧力がＰを下回る場合には回転周波数を上げ、上回る場合には回転周波数を下げる制御を行うものであり、設定圧力Ｐを基準として回転周波数を切り替えて設定圧力Ｐを維持する運転をいう。
また、無負荷運転とは、圧力検出手段７の検出直が設定圧力Ｐを上回る上限圧力Ｐ２に達した場合に、回転周波数を回転周波数ｆ０（任意の低回転周波数或いは５ｈｚ程度の回転周波数）に低下させてモータ３を運転すると共に放気手段５を「開」として逆止弁６から上流側の圧力を低下させ、その後、無負荷運転基準圧力Ｐ１＋△Ｐ１ａ（Ｐ１＜Ｐ１＋ΔＰ１ａ＜Ｐｔ）を閾値圧力として、これを維持するように周波数を変更して動作する運転である。
なお、無負荷運転を実現する他の構成として、例えば、圧縮機本体４の吸気側に吸込み絞り弁等を更に備え、これの「開・閉」動作もともに用いることもできる。

圧力検出手段７は、例えば、圧力センサであり、逆止弁６の下流に配置し、負荷側圧力Ｐを検出する。検出信号は制御装置８に送信されるようになっている。

制御装置８は、例えばＣＰＵやＭＰＵといった演算回路と、プグラムとの協働によって実現され、種々の制御が実行されるようになっている。制御装置８は、圧力検出手段７により検出された負荷側圧力Ｐに応じて、インバータ２に周波数変換信号を送信し、モータ３の回転数制御を行うようになっている。例えば、制御装置８は、設定圧力をＰｔとすると、圧力検出手段７の検出する負荷側圧力Ｐが、Ｐ＝Ｐｔを維持するように周波数を変化させる。また、インバータ２の現在の周波数値の入力及び記憶をすることができる。

入出力手段としての入出力装置１２は、表示部とユーザ操作による入力部を備える操作表示基盤である。ユーザの操作入力により、設定圧力Ｐｔ、負荷運転時の下限圧力Ｐ１や上限圧力Ｐ２、無負荷運転時の目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａ、回転禁止周波数範囲や各種周波数等をメモリ８ａに記憶することができる。表示部には、これら種々の上方や現在の出力周波数（ｆ）、検出手段が検出する負荷側圧力Ｐ、放気手段の開閉状態といった種々の情報を画面切替や一覧等で表示することができるようになっている。なお、入出力装置１２は、有線又は無線で空気圧縮機１とは離間した場所に設置されていてもよいし、入出力情報を更に外部の入出力装置と通信するインタフェースを有していてもよい。

このように制御装置８は、入出力装置１２を介してユーザが入力した信号を受信し、空気圧縮機１を運転するための各種パラメータをメモリ８ａに記憶・設定することができるようになっている。例えば、ユーザ操作によって、負荷側の必要圧力を保つための設定圧力Ｐｔ、無負荷運転を開始する上限圧力Ｐ２、無負荷運転から負荷運転に復帰する下限圧力Ｐ1等を任意に設定することができる。

また、制御装置８は、予め或いはユーザの入力操作により、インバータの出力周波数や帯域を制限する回転禁止周波数範囲（特定周波数）をメモリ８ａに記憶する。回転禁止周波数範囲は、共振が発生する周波数や帯域であり、予め共振周波数を実測・検証して初期設定として記憶させることもできるし、任意の周波数を、入出力装置１２を介して入力することもできようになっている。本実施例では、運転禁止下限周波数ｆｆ１〜運転禁止上限周波数ｆｆ２を記憶するものとする。

運転禁止周波数範囲を任意に入力可能とすることで、経年変化や周囲の温度或いはドライヤやエア・オイルクーラの構成や設置位置などの種々の要因によって共振周波数が変化や新たに発生したりする場合に対応することができる。

次に、図２〜５を用いて、制御装置８の制御による圧縮空気の圧力、回転周波数及び放気手段５の関係を説明する。図２及び図３は、負荷運転時のものを示し、図４及び図５は、無負荷運転時のものを示す。なお、図２〜５において、横軸は時間（ｔ）を示し、上側線図の縦軸は圧力（Ｍｐａ）であり圧力検出手段７により検出された負荷側Ｐの変化を示し、下側線図の縦軸は回転周波数（Ｈｚ）であり、インバータ２の出力周波数の変化を示す。

まず、負荷運転について説明する。図２は、設定圧力Ｐｔを維持するのに必要な目標周波数ｆｔが、回転禁止周波数範囲に含まれない場合の様を示し、図３は、周波数帯域が、回転禁止周波数範囲に含まれる場合の様を示す。
図２において、回転周波数が回転禁止周波数範囲に含まれない場合、制御装置８は、負荷側圧力Ｐが設定圧力Ｐｔを維持するように、周波数を加減する。具体的には、時間ｔ１において、負荷側の空気使用量が増加し、負荷側圧力Ｐが設定圧力Ｐｔを下回ると、目標周波数ｆｔをｆｆ２として増加し、昇圧を行う。その後、負荷側圧力Ｐが設定圧力Ｐｔを上回ると、時間ｔ２において、制御装置８は、目標周波数ｆｔをｆｆ１として減少し、生成する圧縮空気量を減らす。即ち設定圧力Ｐｔを閾値圧力として、所定の幅をもった周波数の変更を繰り返すことで、設定圧力Ｐｔの維持を図る。

このような制御において、回転禁止周波数範囲がｆｆ１からｆｆ２の間となる場合、周波数ｆｆ１とｆｆ２の切替えの度に、周波数が回転禁止周波数範囲を通過することになり、その都度共振が発生することとなる。すなわち共振の発生頻度が多い。

そこで、本実施例では、目標周波数ｆｔが、回転禁止周波数範囲ｆｆ１からｆｆ２の間となる場合は、周波数をｆｆ１又はｆｆ２に切り替える閾値圧力を目標圧力Ｐｔとせずに、設定圧力Ｐｔよりも低い又は高い圧力をもって、周波数をｆｆ１又はｆｆ２に切り替える制御を行うようになっている。つまり、周波数を切り替える契機を圧力とし、この切替圧力に幅を持たせることで、周波数を切り替える頻度を減少させる。この結果、周波数が回転禁止周波数範囲の通過する頻度が減少し、共振の発生頻度を低減させることができる。

図３に、周波数の切替え圧力に幅を持たせた場合の様を示す。周波数の切替え契機となる圧力として、制御装置８は、設定圧力Ｐｔに夫々△Ｐｔｂ、△Ｐｔａの圧力幅を増減したＰｔ＋△Ｐｔｂ、Ｐｔ−△Ｐｔａを、周波数切替上限圧力、周波数切替下限圧力として設定する。制御装置８は、負荷側の空気使用量の減少により負荷側圧力Ｐが設定圧力Ｐｔを下回っても目標周波数ｔｆをｆｆ２に切り替えずにｆｆ１を維持する。次いで、時間ｔ２において、負荷側圧力Ｐが、ΔＰｔ-Ｐｔａに達したとき、制御装置８は、目標周波数ｆｔをそれまでのｆｆ１からｆｆ２に切り替え、負荷側圧力Ｐを昇圧させる。その後、制御装置８は、負荷側圧力Ｐが設定圧力Ｐｔを超えても周波数を切り替えず、やがてＰｔ＋△Ｐｔｂに達したとき周波数をｆｆ１に切り替える。このとき時間は、ｔ３とｔ４の間である。

図２と図３の比較からわかる様に、本実施例を適用する場合（図３）の方が、回転禁止周波数範囲を通過する頻度が減少し、その分、共振の発生頻度を抑制することができる。

なお、本実施例では、周波数切替えの契機としてＰｔ＋ΔＰｔｂ、Ｐｔ-ΔＰｔａという設定圧力Ｐｔに対して上下の圧力を設定したが、何れか一方のみの設定であっても、その分の回転禁止周波数範囲の通過回数を低減でき、共振頻度低減の効果を得ることができることができる。
以上が、負荷運転の場合の制御例である。

次に、無負荷運転の場合について説明する。負荷運転によって、設定圧力Ｐｔの圧力を維持しても負荷側の空気使用量がゼロ又は著しく減少する場合、圧力は上昇しやがて上限圧力Ｐ２（或いはそれ以上）まで昇圧する場合がある。このような場合に、圧縮機本体４に係る負荷を低減させるとともに周波数を低減させて省エネルギ化を図るのが無負荷運転である。無負荷運転でも、設定圧力Ｐｔより低く下限圧力Ｐ１以上の所定の圧力（ここでは、Ｐ１＋ΔＰ1ａとする。）を維持するために、これを閾値圧力として回転周波数が変更する制御を行うようになっている。この回転周波数の変更帯域に、回転禁止周波数範囲が含まれる場合には、周波数の切替えの度に共振が発生する。このような場合にも、周波数の切替え圧力に所定の圧力幅を持たせることで、共振の発生頻度を低減することができる。

まず、図４を用いて無負荷運転での周波数帯域に回転禁止周波数範囲を含まない場合の様を示す。
負荷運転時の周波数ｆｆ２で駆動中に、負荷側圧力ＰがＰ１＋ΔＰｔｂに達すると、制御装置８は周波数をｆｆ１に切り替えるが、負荷側での空気使用量が著しく減少すれば、圧力はＰ１＋ΔＰｔｂを超過し、更に昇圧する。

時間ｔ１で、負荷側圧力Ｐが上限圧力Ｐ２にまで達すると、制御装置８は、最低回転周波数ｆ０に切り替えると共に放気手段５を「開」として、逆止弁６から上流の圧縮空気を大気に放気し、圧縮機本体４の負荷を低減させる無負荷運転を開始する。

時間ｔ２で、負荷側の空気消費量の増加等により、負荷側圧力Ｐが負荷運転での目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａを下回ると、制御装置８は、周波数を負荷運転下限周波数ｆ１に切り替えて昇圧させ、上回ると最低回転周波数ｆ０に切り替えて、Ｐ１＋ΔＰ１ａの圧力を維持する制御を行う。

時間ｔ３で、負荷側の空気使用量が増加し、負荷側圧力Ｐが下限圧力Ｐ１まで下がると、制御装置８は負荷運転に制御を切り替える。即ち放気手段５を「閉」とし、周波数を増加させ設定圧力Ｐｔまで再び昇圧するようになっている。

このような無負荷運転における目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａの制御において、周波数ｆ０とｆ１の間に共振を発生させる回転禁止周波数範囲があれば、上述の負荷運転の例と同様に、周波数切替えの度に共振が発生する。
そこで本実施例では、無負荷運転時に目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａを維持するための周波数ｆ０とｆ１との間に回転禁止周波数範囲が属する場合、周波数をｆ１からｆ０に切り替える契機とする圧力をＰ１＋ΔＰ１ａよりも高いＰ１＋ΔＰ１ｂとし、これを閾値圧力として周波数を切り替えるように制御する。

図５に、無負荷運転時の最低回転周波数ｆ０からｆ１の間に回転禁止周波数範囲を含む場合の様を示す。
時間ｔ１で、負荷側圧力が上限圧力Ｐ２に達すると、制御装置８は放気手段５を「開」にすると共に回転周波数を最低回転周波数ｆ０とする。
時間ｔ２で、負荷側圧力Ｐが目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａを下回ると、制御装置８は周波数をｆ１に切り替える。これにより負荷側圧力Ｐは昇圧を開始し、やがて目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａを上回るが、制御装置８は負荷側圧力Ｐがより高圧のＰ１＋ΔＰ１ｂに達しない限り周波数をｆ１で維持し、ｆ０には切り替えない。

一般に無負荷運転は、負荷側での空気使用量が減少傾向にある際に開始される。また、無負荷運転中は最低周波数付近の低回転での運転であるため吐出空気量も相対的に少なくなる。このような空気消費量と吐出空気量のバランスから、目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａよりも高いＰ１＋ΔＰ１ｂまで負荷側圧力Ｐが昇圧されるケースも限定的になる傾向が強い。このような傾向からも、より高圧のＰ１＋ΔＰ１ｂを閾値圧力としてｆ１からｆ０に切替えることで、回転禁止周波数範囲の通過回数がより減少し、共振の発生頻度を低減させることができる。
以上が無負荷運転時の周波数ｆ０からｆ１の間に回転禁止周波数範囲を含む場合の制御例である。

最後に、制御装置８による上記処理の流れを図６〜９に示すフロー図を用いて説明する。

図６のＳ１で、制御装置８は、設定圧力Ｐｔの吐出量を生成する目標周波数ｆｔを、負荷運転時の下限周波数ｆ１以上且つ負荷運転時の最高回転数ｆ２以下に設定し、インバータ２を介して負荷運転を行う。このとき放気手段５は「閉」とする。
Ｓ２で、制御装置８は、周波数ｆが負荷運転時の下限周波数ｆ１であり且つ負荷側圧力Ｐが上限圧力Ｐ２以上かを判断する。即ち無負荷運転に移行するか否かの判断である。ｆ＝ｆ１且つＰ≧Ｐ２と判断する場合（ＹＥＳ）無負荷運転に移行し（後述する）、そうでない場合（ＮＯ）は、Ｓ３に進む。

Ｓ３で、制御装置８は、メモリ８ａを参照し、目標周波数ｆｔが、回転禁止周波数範囲の下限ｆｆ１と上限ｆｆ１の間であるかを判断する。ｆｆ１＜ｆｔ＜ｆｆ２でなければ（ＮＯ）Ｓ１に戻り、負荷運転を継続する。ｆｆ１＜ｆｔ＜ｆｆ２であれば（ＹＥＳ）、Ｓ４に進む。
Ｓ４で、制御装置８は、周波数ｆが目標周波数ｆｔより大であるか否かを判断し、ｆ＞ｆｔであるとき（ＹＥＳ）Ｓ５に進み、ｆ＞ｆｔではないとき（ＮＯ）Ｓ１０に進む。

Ｓ５で、制御装置８は、周波数ｆを回転禁止周波数範囲の下限ｆｆ１に設定を固定する。他方、Ｓ１０では、制御装置８は、出力周波数ｆを回転禁止周波数範囲の上限ｆｆ２に設定を固定する。Ｓ５、Ｓ１０の後、Ｓ６に進む。
Ｓ６で、制御装置８は、周波数ｆがｆｆ１の場合にはＳ７に進み（ＹＥＳ）、異なる場合にはＳ１１に進む（ＮＯ）。
Ｓ７で、制御装置８は、目標周波数ｆｔが、回転禁止範囲周波数範囲ｆｆ１とｆｆ２の間であるかを判断し、ｆｆ１＜ｆｔ＜ｆｆ２のとき（ＹＥＳ）Ｓ８に進み、ｆｆ１＜ｆｔ＜ｆｆ２でないときＳ１に戻る。

Ｓ８で、制御装置８は、負荷側圧力Ｐが、周波数切替えの下限閾値圧力であるＰｔ−ΔＰｔａを下回るか否かを判断し、下回る場合（ＹＥＳ）、Ｓ９に進み、出力周波数ｆをｆｆ２に切り替え、設定を固定する。その後、Ｓ６に戻る。反対に負荷側圧力Ｐが、Ｐｔ−ΔＰｔａを下回らない場合（ＮＯ）Ｓ７に戻る。

ここで、再度Ｓ６の説明に戻る。Ｓ６の判断で制御装置８が、出力周波数ｆがｆｆ１でないと判断すると（ＮＯ）、Ｓ１１に進み目標周波数ｆｔが回転禁止範囲周波数範囲ｆｆ１とｆｆ２の間であるかを判断し、ｆｆ１＜ｆｔ＜ｆｆ２のとき（ＹＥＳ）、Ｓ１２に進む。ｆｆ１＜ｆｔ＜ｆｆ２とき（ＮＯ）Ｓ１に戻る。
Ｓ１２で、制御装置８は、負荷側圧力Ｐが、周波数切替えの上限閾値圧力であるＰｔ＋ΔＰｔｂより高圧であると判断すると（ＹＥＳ）、Ｓ１３に進み、出力周波数ｆをｆｆ１に切り替え、設定を固定する。その後、再びＳ６に戻る。反対に負荷側圧力Ｐが、Ｐｔ＋ΔＰｔｂを上回らない場合（ＮＯ）Ｓ１２に戻る。

以上の様に、制御装置８は、負荷運転において設定圧力Ｐｔを維持するのに回転禁止周波数範囲での周波数切替制御となるか否かを判断し、回転禁止周波数での制御となる場合、設定圧力Ｐｔより低圧のＰｔ−ΔＰｔａ、高圧のＰｔ＋ΔＰｔｂを契機として切り替えることから、回転禁止周波数範囲の周波数の発生頻度が低下し、共振を低減させることができる。

次に、図７を用いて、図６のＳ２の判断で無負荷運転の移行と判断した場合の処理フローを説明する。
Ｓ１４で、制御装置８は、放気手段５を「開」とし、Ｓ１５で出力周波数を最低回転周波数ｆ０に固定設定する。
Ｓ１６で、制御装置８は、負荷側圧力Ｐが、無負荷運転における目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａ以下であるか否かを判断し、Ｐ≦Ｐ１＋ΔＰ１ａであれば周波数をｆ０で維持する（ＮＯ→Ｓ１５）。反対にＰ≦Ｐ１＋ΔＰ１ａであるとき（ＹＥＳ）、Ｓ１７に進み周波数ｆをｆ１に固定設定する。

Ｓ１８で、制御装置８は、メモリ８ａを参照し、最低回転数ｆ０〜負荷運転下限周波数ｆ１の間に回転禁止周波数範囲が含まれるか否かを判断する。回転禁止周波数範囲が含まれる場合（ＹＥＳ）、Ｓ１９に進み、負荷側圧力Ｐが目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａよりも高圧のＰ１＋ΔＰ１ｂ以下であるかを判断する。Ｐ１＋ΔＰ１ｂ以下である場合は、Ｓ２０に進み、Ｐ１＋ΔＰ１ｂを上回るときは（ＮＯ）Ｓ１５に戻り、周波数ｆを最低回転数ｆ０に固定設定する。即ち目標維持圧力よりも高い圧力を周波数切替の閾値圧力とすることで、回転禁止周波数範囲の通過回数を低減させるためである。

また、Ｓ１８の判断で、回転禁止周波数範囲が含まれない場合、Ｓ２１に進み、制御装置８は、負荷側圧力Ｐが、目標維持圧力Ｐ１＋ΔＰ１ａを上回るかを判断する。上回らない場合（ＮＯ）、Ｓ２０に進み、上回る場合（ＹＥＳ）、Ｓ１５に戻り、周波数を最低回転数ｆ０に切り替える。

Ｓ２０で、制御装置８は、負荷側圧力Ｐが、下限圧力Ｐ１以下であるか否かを判断し、以下である場合（ＹＥＳ）負荷運転に復帰し、これを上回っている場合（ＮＯ）は、Ｓ１７に戻り出力周波数ｆのｆ１固定を維持する。
以上が、無負荷運転時の処理フローである。

このように、本実施例によれば、負荷側圧力を目標圧力Ｐｔ等のような所定の圧力に維持するためのインバータ制御において、切り替える周波数帯域に回転禁止周波数範囲を含む場合に、当該所定の圧力よりも圧力幅を持たせた負荷側圧力値に基づいて周波数の切替を行うことで、周波数の切替回数が減少し、回転禁止周波数範囲を通過する頻度が低下する。これにより共振の発生頻度も低下し、空気圧縮機１の信頼性を向上させることができる。

また、本実施例によれば、当該所定圧力の維持制御に必要な周波数帯域と回転禁止周波数範囲との関係を動的に行うことから、任意に設定可能な目標圧力Ｐｔ等の所定圧力がどのようなものであっても、共振の低減効果を得ることができる。

同様に、本実施例によれば、入出力装置１２を介して、回転禁止周波数範囲を任意に設定することができるため、例えば、空気圧縮機１の経年変化や他の補器備品の追加や削除に起因する事後的な共振周波数帯域の変化や発生に対しても共振低減効果を得ることができる。

また、本実施形態では、目標圧力Ｐｔ等の所定圧力を維持する周波数制御において、当該周波数制御の帯域に回転禁止周波数範囲を含まない場合は、当該所定圧力を周波数切替の契機とすることから、所定圧力の維持性能を確保できる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記種々の構成や処理に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の組合せや変更が可能である。

１…空気圧縮機、２…インバータ、３…モータ、４…圧縮機本体、５…放気手段、６…逆止弁、７…圧力検出手段、８…制御装置、８ａ…メモリ、９・１０…吐出配管、１１…電源、Ｐ…負荷側圧力、Ｐｔ…設定圧力、Ｐ１…（負荷運転時の）下限圧力、Ｐ２：（負荷運転時の）上限圧力、ΔＰｔａ…Ｐｔの下側圧力幅、ΔＰｔｂ…Ｐｔの上側圧力幅、ΔＰ１ａ…Ｐ１の上側圧力幅、ΔＰ１ｂ…Ｐ１の上側圧力幅、ｆ：（出力）周波数、ｆｔ：目標周波数、ｆ０…無負荷運転周波数（最低回転周波数）、ｆ１…負荷運転下限周波数、ｆ２…負荷運転上限周波数、ｆｆ１：（負荷運転時における圧力Ｐｔ維持を行うための又は回転禁止周波数範囲の）下側周波数、ｆｆ２…（負荷運転時における圧力Ｐｔ維持を行うための又は回転禁止周波数範囲の）上側周波数

Claims (12)

1. 気体を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、前記モータの回転速度を変化させるインバータと、前記圧縮機本体の下流に配置された逆止弁と、前記逆止弁の下流で負荷側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力に応じて前記インバータの出力する周波数を制御する制御装置とを有する圧縮機であって、
   前記制御装置が、
   前記周波数の加減制御により所定圧力の圧縮気体を生成・維持する制御を行うものであり、
   前記所定圧力の圧縮気体を生成する周波数が特定周波数を含む場合、前記圧力検出手段の検出圧力が、前記所定圧力よりも一定の圧力幅があり且つ当該特定周波数を含まない周波数に対応する圧力に達したときに前記インバータの出力周波数を増加又は減少するものである気体圧縮機。
   
2. 請求項１に記載の気体圧縮機であって、
   前記制御装置が、
   前記検出圧力が前記所定圧力よりも高い時に、前記特定周波数を含まない周波数に減少し、
   前記検出圧力が前記所定圧力よりも低い時に、前記特定周波数を含まない周波数に増加するものである気体圧縮機。
   
3. 請求項１に記載の気体圧縮機であって、
   前記特定周波数を含まない周波数が、前記所定圧力の圧縮気体を生成する周波数に対して所定幅を有するものである気体圧縮機。
   
4. 請求項１に記載の気体圧縮機であって、
   前記所定圧力、前記特定周波数、前記特定周波数を含まない周波数及び前記特定周波数を含まない圧力を前記制御部に入力する入力手段を有する気体圧縮機。
   
5. 請求項１に記載の気体圧縮機であって、
   前記所定圧力、前記特定周波数、前記特定周波数を含まない周波数、前記特定周波数を含まない圧力を表示する表示手段を有する気体圧縮機。
   
6. 請求項１に記載の気体圧縮機であって、
   前記特定周波数が、共振周波数である気体圧縮機。
   
7. 気体を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、前記モータの回転速度を変化させるインバータと、前記圧縮機本体の下流に配置された逆止弁と、前記逆止弁より上流の圧縮気体を放気する放気手段と、前記逆止弁の下流で負荷側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力に応じて前記インバータの出力する周波数を制御する制御装置とを有する圧縮機であって、
   前記制御装置が、
   前記放気手段から圧縮気体を放気すると共に前記周波数を減少させて、所定圧力の圧縮気体を生成・維持する無負荷運転制御を行うものであり、
   前記所定圧力の圧縮気体を生成する周波数が特定周波数を含む場合、前記圧力検出手段の検出圧力が、前記所定圧力よりも低いときに、前記所定圧力よりも一定の圧力幅があり且つ当該特定周波数を含まない周波数に増加し、その後、前記所定圧力より低い圧力を検出するまで当該周波数を維持するものである気体圧縮機。
   
8. 請求項７に記載の気体圧縮機であって、
   前記所定圧力より低い圧力が、前記無負荷運転から負荷運転に制御を切り替える下限圧力である気体圧縮機。
   
9. 請求項８に記載の気体圧縮機であって、
   前記負荷運転が、前記放気手段を閉として運転するものである気体圧縮機。
   
10. 請求項７に記載の気体圧縮機であって、
    前記所定圧力、前記特定周波数、前記特定周波数を含まない周波数及び前記特定周波数を含まない圧力を前記制御部に入力する入力手段を有する気体圧縮機。
    
11. 請求項７に記載の気体圧縮機であって、
    前記所定圧力、前記特定周波数、前記特定周波数を含まない周波数、前記特定周波数を含まない圧力を表示する表示手段を有する気体圧縮機。
    
12. 請求項７に記載の気体圧縮機であって、
    前記特定周波数が、共振周波数である気体圧縮機。

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